礦井瓦斯抽放

1、礦井瓦斯抽放（采）,河南理工大學(xué)駐登封安全開采團(tuán)隊(duì) 宋維賓 講師,主要內(nèi)容,瓦斯抽放的相關(guān)法令 瓦斯抽放的目的和意義 礦井瓦斯抽放難以程度及效果評價(jià)指標(biāo) 礦井瓦斯的抽放方法的選擇 低透氣性煤層瓦斯強(qiáng)化抽放技術(shù) 鉆進(jìn)和封孔技術(shù),1.瓦斯抽放相關(guān)法令：“十二字方針”,2002年8月，國家煤礦安全監(jiān)察局和中國煤炭協(xié)會，為貫徹落實(shí)國務(wù)院關(guān)于安全生產(chǎn)的一系列重要指示和國務(wù)院關(guān)于黑龍江省雞西礦業(yè)集團(tuán)公司“6.20”特大瓦斯事故的通報(bào)精神，召開了全國煤礦瓦斯防治現(xiàn)場會議，在這次會議上作出了向全國煤礦貫徹落實(shí)“先抽后采、以風(fēng)定產(chǎn)、監(jiān)測監(jiān)控”瓦斯治理十二字方針的重要決定。 “先抽后采”是瓦斯治理的源頭治本措施。

2、,先抽后采,以風(fēng)定產(chǎn),監(jiān)測監(jiān)控,1.瓦斯抽放相關(guān)法令：煤礦安全規(guī)程,規(guī)程145條。有以下情況之一的礦井，必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下臨時(shí)抽放瓦斯系統(tǒng)： （一）1個(gè)采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m/min或1個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量大于3 m/min，用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理的。 （二）礦井絕對涌出量達(dá)到以下條件的： 1.大于或等于40 m/min； 2.年產(chǎn)量1.01.5Mt的礦井，大于30 m/min； 3.年產(chǎn)量0.61.0Mt的礦井，大于25 m/min； 4.年產(chǎn)量0.40.6Mt的礦井，大于20 m/min； 5.年產(chǎn)量小于或等于0.4Mt的礦井，大于15 m/min。 （三）

3、開采有煤與瓦斯危險(xiǎn)煤層的。,煤礦安全規(guī)程、礦井瓦斯抽放管理規(guī)范、“十二字方針”等國家政令將瓦斯抽放法制化：高瓦斯高突煤礦抽與不抽瓦斯是守法與違法的問題。,2.瓦斯抽放的目的和意義,目的： （1）預(yù)防瓦斯超限、確保礦井安全生產(chǎn)。 （2）開采保護(hù)層并具有抽放瓦斯系統(tǒng)的礦井，應(yīng)抽放被保護(hù)層的卸壓瓦斯。 （3）無保護(hù)層可采的礦井，預(yù)抽瓦斯可作為區(qū)域性或局部防突措施來使用。 （4）開發(fā)利用資源，變害為利。,2.瓦斯抽放的目的、意義,意義： (1) 瓦斯抽放是消除煤礦重大瓦斯事故的治本措施。 (2) 瓦斯抽放能夠解決礦井僅靠通風(fēng)難以解決的難題，降低礦井通風(fēng)成本。 (3) 瓦斯抽放能夠利用寶貴的瓦斯資源。,

4、安 全,經(jīng) 濟(jì),環(huán) 保,3.抽放瓦斯難易程度及效果評價(jià)指標(biāo),煤層抽放瓦斯難以程度主要針對預(yù)抽方法而言，主要有鉆孔流量衰減系數(shù)和煤層透氣性系數(shù)兩項(xiàng)指標(biāo)，是用來衡量開采層瓦斯抽放難易程度的重要參數(shù)。根據(jù)這兩項(xiàng)指標(biāo)將未卸壓原始煤層的抽放難以程度劃分為三類，即容易抽放、可以抽放和較難抽放。 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) 鉆孔流量衰減系數(shù)表示鉆孔瓦斯流量隨時(shí)間延長呈衰減變化的系數(shù)。鉆孔瓦斯流量與時(shí)間呈負(fù)指數(shù)分布。值越大，流量衰減越快，可抽性越差。,3.抽放瓦斯難易程度及效果評價(jià)指標(biāo),煤層抽放瓦斯難以程度主要針對預(yù)抽方法而言，主要有鉆孔流量衰減系數(shù)和煤層透氣性系數(shù)兩項(xiàng)指標(biāo)，是用來衡量開采層瓦斯抽放難易程度的重要參

5、數(shù)。根據(jù)這兩項(xiàng)指標(biāo)將未卸壓原始煤層的抽放難以程度劃分為三類，即容易抽放、可以抽放和較難抽放。 煤層透氣性系數(shù) 煤層透氣性系數(shù)是反映煤層瓦斯流動 難以程度的標(biāo)志，其物理意義是1m長的煤 體上，其壓力平方差為1MPa2時(shí)，通過1 煤體斷面，1晝夜流過的瓦斯量m。 單位：/(MPa2d) 1 /(MPa2d)=0.025mD（毫達(dá)西）,1m,1,A,B,3.抽放瓦斯難易程度及效果評價(jià)指標(biāo),煤層抽放瓦斯難以程度主要針對預(yù)抽方法而言，主要有鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)和煤層透氣性系數(shù)兩項(xiàng)指標(biāo)，是用來衡量開采層瓦斯抽放難易程度的重要參數(shù)。根據(jù)這兩項(xiàng)指標(biāo)將未卸壓原始煤層的抽放難以程度劃分為三類，即容易抽放、可以抽放

6、和較難抽放。,3.抽放瓦斯難易程度及效果評價(jià)指標(biāo),先抽后采，到底抽到什么程度才可以進(jìn)行采掘作業(yè)？一般用抽放率指標(biāo)來衡量。根據(jù)礦井瓦斯抽放管理規(guī)范和防治煤與瓦斯突出規(guī)定，抽放率指標(biāo)應(yīng)符合以下規(guī)定： （1）預(yù)抽煤層瓦斯的礦井：礦井瓦斯抽放率應(yīng)不小于20%，回采工作面瓦斯抽放率應(yīng)不小于25%； （2）鄰近層卸壓瓦斯抽放的礦井：礦井瓦斯抽放率應(yīng)不小于35%，回采工作面應(yīng)不小于45%； （3）采用綜合抽放方法的礦井：礦井瓦斯抽放率應(yīng)不小于30%。 （4）煤與瓦斯突出礦井：預(yù)抽煤層瓦斯后，突出煤層含量應(yīng)小于該煤層始突深度的原始煤層瓦斯含量，無相關(guān)數(shù)據(jù)則必須把煤層瓦斯含量降到8m/t以下或?qū)⑼咚箟毫档?.

7、74MPa（表壓）以下。,4.礦井瓦斯抽放方法的選擇,（1）瓦斯抽放的原則 瓦斯抽放應(yīng)具有明確的目的性 減小風(fēng)流瓦斯，消除工作面瓦斯超限 抽放被保護(hù)層卸壓瓦斯 預(yù)抽瓦斯消突 開發(fā)利用 瓦斯抽放要有針對性 本煤層瓦斯涌出 臨近層瓦斯涌出 圍巖和采空區(qū)瓦斯涌出 做好抽放設(shè)計(jì)、施工和管理,4.礦井瓦斯抽放方法的選擇,（2）抽放瓦斯的方法,4.礦井瓦斯抽放方法的選擇,（2）抽放瓦斯的方法,4.礦井瓦斯抽放方法的選擇,（2）抽放瓦斯的方法,4.礦井瓦斯抽放方法的選擇,（2）抽放瓦斯的方法,4.礦井瓦斯抽放方法的選擇,（3）抽放方法的選擇依據(jù) 抽放瓦斯方法選擇主要根據(jù)礦井（或采區(qū)）瓦斯來源、煤層賦存狀況、

8、采掘布置、開采技術(shù)條件等綜合確定。其原則為： 瓦斯主要來源于開采層，則既可用鉆孔抽放，也可以用巷道預(yù)抽，多數(shù)采用鉆孔預(yù)抽法。 瓦斯主要來源于頂、底板鄰近煤層，則可在開采層打穿層鉆孔，或在鄰近層巷道打鉆孔抽放。 采空區(qū)涌出瓦斯較大，可用鉆孔或密閉巷道抽放采空區(qū)瓦斯。,4.礦井瓦斯抽放方法的選擇,（3）抽放方法的選擇依據(jù) 抽放瓦斯方法選擇主要根據(jù)礦井（或采區(qū)）瓦斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采技術(shù)條件等綜合確定。其原則為： 煤層透氣性差不易抽放時(shí)，則需采用卸壓抽放（采掘卸壓、人工卸壓）方法。 掘進(jìn)巷道遇到大量瓦斯涌出，而用通風(fēng)方法難以解決，則可視其瓦斯來源預(yù)抽或邊掘邊抽煤（巖）層瓦斯。 煤層賦

9、存較淺（小于400m），地面平坦，也可考慮垂直鉆孔抽放開采層、鄰近層或采空區(qū)的瓦斯。,5.本煤層瓦斯抽放,本煤層瓦斯抽放又稱“開采煤層瓦斯抽放”，是指在煤層開采之前或采掘的同時(shí)，用鉆孔或巷道進(jìn)行該煤層的抽放工作，以減少煤層的瓦斯含量和回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?，確保煤層開采過程中的安全生產(chǎn)。 （1）適用條件 本煤層瓦斯含量較大，通風(fēng)方法難以解決。 煤層透氣性系數(shù)一般大于0.23/(MPa2d) ，而單孔瓦斯流量也大于0.1m/min，中厚煤層的預(yù)抽效果較好。 在采掘部署上，能保證抽放瓦斯的工程施工和25年的抽采時(shí)間。,5.本煤層瓦斯抽放,（2）分類,本煤層瓦斯抽放,未卸壓抽放,巷道抽放,鉆孔抽放,順層

10、鉆孔,穿層鉆孔,卸壓抽放,邊抽邊掘,先抽后掘,邊采邊抽,強(qiáng)化抽放,5.本煤層瓦斯抽放,穿層鉆孔,撫順龍鳳礦穿層鉆孔抽放瓦斯示意圖 1-煤層；2-鉆孔；3-鉆場；4-運(yùn)輸大巷；5-封閉墻；6-瓦斯管路,每隔30m掘一10m的鉆場，每一鉆場向煤層打35孔，呈扇形布置，中孔微仰，兩側(cè)平孔?？组g距小于于極限抽放半徑，一般3050m，鉆孔直徑70100mm，穿層后進(jìn)入頂板0.51m。抽放負(fù)壓不超過14KPa。鉆場封閉或插管封閉。,5.本煤層瓦斯抽放,穿層鉆孔,煤層群穿層鉆孔抽放瓦斯示意圖,5.本煤層瓦斯抽放,穿層鉆孔,網(wǎng)格式穿層鉆孔布置,5.本煤層瓦斯抽放,順層鉆孔,順層鉆孔抽放瓦斯示意圖 1-回風(fēng)巷道

11、；2-運(yùn)輸巷道；3-瓦斯管； 4-抽放鉆孔；5-回采工作面,先掘運(yùn)輸巷道，掘進(jìn)期間打順層鉆孔，回風(fēng)巷及切眼形成后再抽放一段時(shí)間。優(yōu)點(diǎn)：鉆孔不在煤巖中施工，鉆進(jìn)施工速度快成本低，揭露煤層面積大。缺點(diǎn)：抽放時(shí)間短。,主要技術(shù)參數(shù)：鉆孔直徑70100mm，鉆孔長度4070m。鉆孔間距520m，中低負(fù)壓抽放。,提高預(yù)抽效果的措施：大直徑（陽泉 300mm，3倍），提高負(fù)壓（鶴壁 10.6Kpa，0.25倍），交叉鉆孔（焦作，0.41倍），強(qiáng)化增透等。,5.本煤層瓦斯抽放,順層鉆孔,扇形布置,管理不到位，容易形成較大的抽采盲區(qū),5.本煤層瓦斯抽放,順層鉆孔,順層交叉網(wǎng)狀鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯方法,5.本煤層瓦

12、斯抽放,順層鉆孔,順層交叉鉆孔布置（平煤十礦）,交叉鉆孔是由平行鉆孔和斜向鉆孔的組合。其特點(diǎn)是利用鉆孔交叉時(shí)產(chǎn)生的相互影響影響，以提高煤層瓦斯抽放效果。,技術(shù)參數(shù)：h1=0.80.9m，h2=1.11.4m，d=2.5或3m，鉆孔直徑75mm，鉆孔深度7090m。,5.本煤層瓦斯抽放,順層鉆孔 順層鉆孔和穿層鉆孔比較 穿層鉆孔優(yōu)點(diǎn)：a）由于抽放鉆孔和開采煤層呈正交或斜交，鉆孔穿透了煤層內(nèi)的各分層及其層理，瓦斯容易進(jìn)入鉆孔。所以同一煤層和鉆孔長度相同的條件下，穿層鉆孔抽放瓦斯量大于順層鉆孔。b)可以利用開拓巷道提前打鉆孔，贏得充分的預(yù)抽時(shí)間；對有突出危險(xiǎn)的煤層可以避免石門揭煤和掘進(jìn)煤巷采用其他麻

13、煩的局部防突措施。c)一般在巖石中開孔，封孔質(zhì)量可靠。 順層鉆孔的優(yōu)點(diǎn)：鉆孔煤壁暴漏面積大，鉆進(jìn)效率高，成本低。 采用未卸壓抽放法抽放薄及中厚煤層時(shí)，一般優(yōu)先考慮順層鉆孔布孔方式。突出煤層，可打穿層鉆孔。,5.本煤層瓦斯抽放,邊掘邊抽,適用條件：適用于容易抽放瓦斯煤層，煤巷掘進(jìn)工作面區(qū)域瓦斯涌出量較大（超過3m3/min）時(shí)。 技術(shù)參數(shù)：巷幫鉆孔主要應(yīng)避開巷道周圍松動圈，且處于巷幫煤體卸壓范圍內(nèi)，鉆孔封孔段長度應(yīng)超過巷道松動圈范圍?？讖?5100mm，孔長50100m，鉆場間距3050m，每個(gè)鉆場內(nèi)布置24個(gè)孔，孔底距巷幫平距815m。封孔一般用膨脹水泥，封孔長度79m。 應(yīng)用說明：在雞西穆梭

14、礦掘進(jìn)1.71.9m厚的煤巷時(shí)，掘進(jìn)巷道瓦斯涌出達(dá)8.2m3/min，采用該方法后，抽出瓦斯57m3/min，巷道瓦斯涌出量降低6070%。,5.本煤層瓦斯抽放,邊掘邊抽,適用條件：適用于煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層，用于消除掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性。 技術(shù)工藝參數(shù)：巷幫鉆孔主要應(yīng)避開巷道周圍松動圈，且處于巷幫煤體卸壓范圍內(nèi)，鉆孔封孔段長度應(yīng)超過巷道松動圈范圍?？讖?5100mm，孔長50100m，鉆場間距3050m，每個(gè)鉆場內(nèi)布置24個(gè)孔，孔底距巷幫平距815m。 應(yīng)用說明：在淮南局各礦應(yīng)用，潘三礦掘進(jìn)巷道平均抽放瓦斯1.5m3/min，最高3.2m3/min，抽放率達(dá)3550%,一年內(nèi)累計(jì)安全掘進(jìn)10

15、80m，平均月進(jìn)90m，最高115m，認(rèn)為這是防治掘進(jìn)過程中瓦斯超限和防治突出的治本措施。,巷幫鉆孔結(jié)合超前鉆孔抽放瓦斯方法 邊掘邊抽卸壓瓦斯方法,5.本煤層瓦斯抽放,邊采邊抽,適用條件：適用條件：受回采工作面前方礦壓變化的影響，回采工作面前方一段范圍內(nèi)，煤體被壓碎松動卸壓，該地段煤體內(nèi)瓦斯會大量解吸，隨著回采工作向前推進(jìn)，此松動卸壓地段也會不間斷的向前移動。因此抽放該地段內(nèi)的卸壓瓦斯，會取得較好的效果。但順層單一平行鉆孔孔口，孔底與回采工作面距離相同，所以鉆孔孔口與孔底同時(shí)被破壞，鉆孔抽放松動卸壓區(qū)內(nèi)瓦斯的時(shí)間短。而交叉鉆孔中的斜向鉆孔或斜交鉆孔，當(dāng)孔底被回采工作面采過后，仍有部分鉆孔段留在

16、卸壓煤體內(nèi)抽放瓦斯，因而能取得較好的抽放瓦斯效果。 技術(shù)參數(shù)：在抽放期間，要嚴(yán)格抽放瓦斯鉆孔管理，發(fā)現(xiàn)鉆孔大量漏氣時(shí)，必須及時(shí)關(guān)閉，以免影響整個(gè)抽放系統(tǒng)的抽放負(fù)壓及瓦斯?jié)舛取?應(yīng)用說明：焦作九里山礦。,5.本煤層瓦斯抽放,邊采邊抽,6.鄰近層瓦斯抽放,保護(hù)層卸壓瓦斯抽放,6.鄰近層瓦斯抽放,保護(hù)層卸壓瓦斯抽放,1一卸壓圈,2一冒落圈,3一開采煤層,4鄰近煤層,6.鄰近層瓦斯抽放,保護(hù)層卸壓瓦斯抽放,6.鄰近層瓦斯抽放,保護(hù)層卸壓瓦斯抽放,6.鄰近層瓦斯抽放,保護(hù)層卸壓瓦斯抽放,陽泉四礦抽放上鄰近層瓦斯 回風(fēng)巷布孔方式,7.抽放采空區(qū)瓦斯,回風(fēng)巷打鉆抽放采空區(qū)瓦斯,7.抽放采空區(qū)瓦斯,高位鉆場抽

17、放采空區(qū)瓦斯,技術(shù)工藝參數(shù)：抽放效果較好，但增加了斜巷鉆場掘進(jìn)量。鉆場間距一般為5060m，每個(gè)鉆場打直徑75mm的鉆孔6個(gè)，終孔位置距回風(fēng)巷12m左右，在冒落拱上方12m的老頂裂隙帶內(nèi)，鉆孔長度約70m。 應(yīng)用說明：在水城礦區(qū)每孔抽放量為0.230.44m3/min，一個(gè)鉆場抽放量平均約為2m3/min，抽放瓦斯?jié)舛葹?5%，使上隅角瓦斯?jié)舛葟?%下降到0.76%。,8.人為卸壓（強(qiáng)化）抽放方法,水力割縫 適用條件：中硬或軟（打鉆不自噴）的厚煤層，采用順層上向孔及水平孔的煤層均可采用水力割縫強(qiáng)化抽瓦斯措施。 技術(shù)工藝參數(shù)：鉆孔布置參數(shù)與順層預(yù)抽瓦斯鉆孔相同。 水射流參數(shù)為：水量1015 m3/h時(shí)，軟分層中割縫，水壓為8Mpa時(shí)，在鉆孔兩側(cè)形成深0.8m、高0.2m的縫槽；在中硬煤層中，水壓超過10MPa才能割出深0.4m的縫。 應(yīng)用說明：在鶴壁、白沙等礦試驗(yàn)應(yīng)用。鶴壁礦水力割縫的結(jié)果表明，割縫前，未卸壓煤層鉆孔瓦斯抽放量平均為0.041m3/min百米，割縫后，鉆孔抽放量為0.122 m3/min百米，增大3.4倍。瓦斯抽放時(shí)間為三個(gè)月。,8.人為卸壓（強(qiáng)化）抽放方法,水力割縫,1壓力表；2高壓